galéria megtekintése

Élő szövet fém vázon: létrehozták a bioszámítógépet

2 komment

Ny. M.

"Élő, lélegző szuperszámítógépként" harangozták be a McGill University legújabb találmányát: az emberi sejtek energiacelláival működő biokomputert.

Az emberi test sejtjeinek energiaforrása lehet a motorja a jövő biológiai szuperszámítógépeinek. A biokomputert Dan Nicolau professzor, a McGill University biomérnöki karának vezetője és csapata álmodta meg. Sőt: meg is csinálták.

A kutatócsoport a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) című szaklapban megjelent cikkükben ismertették biológiai számítógépük modelljét, ami rendkívül gyorsan és pontosan dolgozza fel az információkat párhuzamos hálózatok segítségével, épp úgy, mint a hatalmas (elektronikus) szuperszámítógépek. Fontos különbség, hogy ez egy könyv méretű gép, sokkal kevesebb energiát fogyaszt, és proteinekkel működik.

"Sikerült létrehoznunk egy rendkívül komplex hálózatot egy nagyon kis területen" - idézte a Science Daily idősebb Dan Nicolaut, aki fiával közösen kezdte a kutatásokat több mint egy évtizede. Az ötlet egy papírfecnin született meg, valószínűleg túl sok rum elfogyasztását követően; az első rajzok úgy néztek ki, mint amikor giliszták próbálnak kijutni egy labirintusból - mesélte a professzor.

 

Az elkészült modell áramkörei úgy néznek ki, mintha egy repülőből néznénk egy forgalmas, de nagyon jól szervezett város nyüzsgését: különböző méretű autók és teherautók, melyeket különféle motorok hajtanak, külön nekik készült alagutakon haladnak szabályozott módon, és közben ugyanúgy üzemanyagot fogyasztanak.

A bioszámítógép esetében a város egy másfél négyzetcentiméteres mikrocsip, amelyre ezek az alagutakat, vagy csatornákat rávésték. A normál csipekkel ellentétben itt nem elektromos töltéssel hajtott elektronok cikáznak az áramkörökben, hanem rövid proteinláncok - ezeket a kutatók biológiai ágenseknek nevezik -, energiaforrásként pedig az "élet motorjának" is nevezett kémiai anyagot, az adenozin trifoszfátot (ATP) használja. Ennek köszönhetően a biogép alig melegszik fel, és messze kevesebbet fogyaszt az elektronikus szuperkomputereknél (melyeket a felforrósodás miatt hűteni kell - sokszor külön erőművel).

Elektronok helyett proteinláncok végzik a számításokat egy nano-méretű "úthálózaton"

Az elkészült modell ragyogóan vizsgázott klasszikus, komplex matematikai feladatok (úgynevezett NP-nehéz problémák) megoldásában. Az informatikusok ugyanis a hagyományos (szekvenciális) számítógépekkel nagyon lassan tudnak NP-problémákat megoldani (a probléma méretével exponenciálisan nő a számítási idő), erre használják a szuperszámítógépeket, melyek több, párhuzamos hálózatból álnak, így a számolás ideje jelentősen csökkenthető.

Bonyolult kereszteződéseken haladnak át a proteinláncok, az útvonalak egy-egy számnak felelnek meg. Mivel rengeteg proteinlánc végzi a számításokat, a biogép összetett matematikai műveletek megoldására képes rövid idő alatt.

Az új modell ugyan már most is jól teljesít, de még sok munkába telhet egy teljes értékű bioszámítógép megalkotása. Nicolau és csapata szerint nyilván mások is rá fognak repülni az ötletre, és más vegyi anyagokkal is kísérleteznek majd. Még az is elképzelhető a professzor szerint, hogy kombinálják a biogépet a hagyományos szuperszámtógéppel, így egy hibrid eszközt hozhatnak létre.

Az új technológia elképesztő lehetőségekkel kecsegtet: elvileg már most is megoldható Nicolau szerint, hogy a számításokat végző részegységek sokszorozzák magukat, így szinte korlátlan számítási kapacitás állhat a tudósok rendelkezésére.

Bejelentkezés
Bejelentkezés Bejelentkezés Facebook azonosítóval

Regisztrálok E-mail aktiválás Jelszóemlékeztető